【コラム】

軍事とIT

210 光学センサー機器(1)光学センサーとは

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これまで、アンテナ(電波兵器)、ソナー(音響兵器)と説明してきたので、次は光学兵器を取り上げてみよう。ウェポン・システムがIT化されるよりも前から、「双眼鏡」「望遠鏡」「測距儀」といった形の光学兵器があったし、そもそも人間の目玉だって光学兵器の1つといえなくもない。ただ、そこまで遡ると話が散らかりすぎるから、電子機器が関わるようになった後の話を。

電子光学センサー

まずイントロとして、そもそも光学センサーとは何で、どんな用途があるかという話から始めたい。

辞書的な定義としては、光学センサーとは「光を用いて何かを探知するセンサー機材の総称」ということになる。この「光」は可視光線だけでなく、赤外線も含むが、紫外線を使用するセンサーは光学センサーには分類されない。

もともと、光学兵器といえば可視光線を使用するものしかなかった。そこに電子技術が関わるようになると、レンズから入ってきた光をそのまま接眼部で見るだけでなく、間に電子回路をかます形になる。例えば、TVカメラで撮影した動画をディスプレイで見る場面がそれだ。

ただしその場合、すべてアナログ電子回路で完結している。それに対して目下の標準は、デジタル化である。身も蓋もない言い方をすれば、デジカメの親玉みたいなものである。

つまり、レンズから入ってきた光を電荷結合素子(CCD : Charge Coupled Device)などのセンサーで捕捉して出力、デジタル・データとしてコンピュータに取り込む。すると、コンピュータによる映像の処理・加工・解析が可能になるし、デジタル・データとして保存することもできる。これを電子光学(EO : Electro-Optical)センサーと称する。

望遠レンズ付きの一眼レフ・カメラをお持ちの方なら、遠くの様子を見るのに、カメラを望遠鏡代わりに使った経験があるのではないかと思う。銀塩でもデジタルでも、光学ファインダーを使っていれば、望遠鏡の代わりになる。

ファインダーに映る映像を見る場合、電子回路は介在しないから、普通の光学センサーと似たようなものである。それに対して、デジタル一眼レフカメラを使って遠方の何かに狙いをつけて、その映像を背面の液晶ディスプレイに表示させると、イメージ・センサーをはじめとする電子回路が介在することになるので、電子光学センサーのようなものである。

赤外線センサー

軍用の光学センサー機器には、もう1つの派閥がある。赤外線センサーである。

普通の光学センサーは可視光線の映像をとらえるが、赤外線センサーはその名の通り、赤外線(infrared)を捉える。そういえば、フィルムカメラの時代にも赤外線に感光する赤外線フィルムというのがあったが、それの電子版が現代の赤外線センサーである。

赤外線誘導の空対空ミサイルだと、当初は赤外線の発信源を「点」で捕捉していた。それでは赤外線の発信源が「ある」「ない」の区別しかつかない。そこで赤外線を検知する素子をたくさん並べると、映像を得られるようになる。

もちろん、素子の数が多くなるほど精細度が増すが、データ量も多くなってしまう。航空機に搭載する目標指示機材(これについては追って取り上げる)の赤外線センサーを例にとると、1,024×768ピクセルぐらいが多い。

ちなみに、赤外線といってもいろいろな種類がある。家電製品だと「遠赤外線」が頻出するが、ミリタリーの世界では波長(wavelength)によって近赤外線、短波長赤外線、中波長赤外線、長波長赤外線、遠赤外線といった区別をつける。

ちなみに、主力は短波長・中波長・長波長だが、それぞれ頭文字をとって「SWIR」「MWIR」「LWIR」と略す。IRはInfrared、つまり赤外線のことで、その前はShort Wavelength / MediumWavelength / Long Wavelengthの略だ。

赤外線映像の場合、波長の違いによって見えるものが違ってくるので、想定している探知目標に合わせた波長の赤外線に最適化したり、複数の波長の赤外線に対応するセンサーを並べたりする。

赤外線センサーは主として、可視光線による探知が成立しない、夜間あるいは悪天候下で活用する。だから「赤外線暗視装置」と呼ばれる種類の製品はたくさんある。

アクティブとパッシブ

電波兵器の世界には「アクティブ」と「パッシブ」の区別がある。レーダーみたいに、自ら電波を飛ばして、その反射波を受信することで探知を成立させるのは「アクティブ」。それに対して、レーダー警報受信機 (RWR : Radar Warning Receiver) やESM(Electronic Support Measures)みたいに聞き耳を立てるだけなら「パッシブ」である。

光学センサーの分野にも、同様の区別がある。

例えば可視光線を使用する場合、ただ見ているだけなら「パッシブ」である。しかしそれでは暗い時に何も見えないので、投光器を使って光源を用意してやる。すると、それが対象物に当たって反射することで「見える」ようになる。これが「アクティブ」。

第2次世界大戦の頃まで、夜間の海戦では「探照灯で敵艦を照射して、発見したところで撃つ」のが基本だった。バリエーションとして照明弾とか星弾とか呼ばれる弾を打ち上げる方法もあり、これを敵艦がいると思われる場所の背後に撃ち込んで炸裂させると、敵艦のシルエットが浮かび上がる仕組み。

照明弾は、燃焼して光源となる「燃料」と、弾をゆっくり落下させるためのパラシュートで構成する。パラシュートがついていないと、たちまち落下してしまって仕事にならない。そこでパラシュートを併用するのだが、光源になれるのは照明弾が空中を落下している間だけ。だから、次々に撃ち込まないと明るさを維持できないのが難しいところではある。

照明弾は陸戦でも使用するが、海の上と違って「シルエットを浮かび上がらせる」という使い方は現実的ではないから、単なる投光器の代わりといえそうだ。投光器と違って電源が要らない利点があるし、砲兵隊に頼んで撃ってもらえばいい。

赤外線でも考え方は同様で、受信専用のパッシブ式赤外線センサーと、赤外線サーチライトを併用するアクティブ式赤外線センサーがある。朝霞駐屯地の陸上自衛隊広報センターに行くと74式戦車が置いてあるが、その74式戦車の砲塔前面についている大きな四角い箱。あれがアクティブ式赤外線暗視装置である。

74式戦車の赤外線サーチライト。使えば確かに夜目が利くが、こちらの存在も暴露してしまうところは探照灯と同じ

また、可視光線の代わりに赤外線を発する赤外線照明弾というものもあるようだ。

ただ、投光器にしても赤外線サーチライトにしても、使用すれば闇夜に提灯。そこで誰かがいてこちらを見ているぞ、ということが敵方にもわかってしまうという重大な欠点がある。ソナーの分野で、潜水艦乗りがアクティブ・ソナーによる捜索を嫌がるのと同じ理屈である。

だから現在の主流は、可視光線にしろ赤外線にしろ、パッシブ探知である。検知するデバイスの進歩と、コンピュータ技術の組み合わせが、使い物になるパッシブ式センサーを生み出した。

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インデックス

連載目次
第219回 ソフトウェアと動作ロジック(3)弾道ミサイル防衛がらみの計算処理
第218回 ソフトウェアと動作ロジック(2)艦載防空システム(その2)
第217回 ソフトウェアと動作ロジック(1)艦載防空システム(その1)
第216回 光学センサー機器(7)従来型潜望鏡と非貫通式潜望鏡
第215回 光学センサー機器(6)いろいろなところでテレビカメラ
第214回 光学センサー機器(5)陸戦用の暗視装置
第213回 光学センサー機器(4)艦艇用のEO/IRセンサー
第212回 光学センサー(3)EO/IRセンサーとレーザー目標指示器の一体化
第211回 光学センサー機器(2)NOCTIS IN DIES(夜を昼に変える)
第210回 光学センサー機器(1)光学センサーとは
第209回 特別編・地震観測技術と核実験監視の関係
第208回 特別編・システム屋さんから見たイージス・アショアの利点
第207回 ソナー(11)水測予察と音響処理
第206回 ソナー(10)被探知を避けるためのあれこれ
第205回 ソナー(9)哨戒機とソノブイ・その2
第204回 ソナー(8)哨戒機とソノブイ・その1
第203回 ソナー(7)電纜敷設艦と海洋観測艦
第202回 ソナー(6)曳航ソナーの方位アンビと多局化
第201回 ソナー(5)SOSUSとSURTASS
第200回 ソナー(4)可変深度ソナーVDS(Variable Depth Sonar)
第199回 ソナー(3)パッシブ・ソナーの構造に関する基本
第198回 ソナー(2)アクティブ・ソナーの構造に関する基本
第197回 ソナー(1)ソナーの種類と用途
第196回 特別編・F-35の量産を支えるグローバル・サプライチェーン
第195回 特別編・カール・グスタフ無反動砲
第194回 アンテナ(10)巨大なアンテナ - 「象のオリ」「スペース・フェンス」
第193回 アンテナ(9)艦艇用のアンテナは難しい
第192回 アンテナいろいろ(8)電子戦機器のアンテナ
第191回 アンテナいろいろ(7)潜水艦の通信
第190回 弾道ミサイル発射の探知手段いろいろ(2)
第188回 弾道ミサイル発射の探知手段いろいろ(1)
第187回 アンテナ(6)衛星のアンテナ
第186回 アンテナいろいろ(5)通信機器のアンテナ
第185回 アンテナいろいろ(4)レーダーのアンテナ・その3
第184回 アンテナいろいろ(3)レーダーのアンテナ・その2
第183回 アンテナいろいろ(2)レーダーのアンテナ・その1
第182回 アンテナいろいろ(1)アンテナの重要性
第181回 マン・マシン・インタフェース(6)カラー表示とモノクロ表示
第180回 マン・マシン・インタフェース(5)ポインティングとスマホ化
第179回 マン・マシン・インタフェース(4)どう操作するか
第178回 マン・マシン・インターフェイス(3)情報の見せ方・その2
第177回 マン・マシン・インタフェース(2)情報の見せ方(その1)
第176回 マン・マシン・インタフェース(1)インタフェースの良し悪しは重要
第175回 人工衛星(9)データ中継衛星と衛星間通信
第174回 人工衛星(8)データの受信・解析・配信
第173回 人工衛星(7)衛星管制網と衛星管制システム
第172回 人工衛星(6)UAVと衛星の関係
第171回 延命改修(7)形態管理
第170回 延命改修(6)ミサイルの場合
第169回 延命改修(5)艦艇の場合
第168回 延命改修(4)輸送機の場合
第167回 延命改修(3)AWACS機の場合 - E-3Cセントリーの機内を紹介
第166回 延命改修(2)F-15の場合
第165回 延命改修(1)総論
第164回 特集F-35(6)短距離離陸・垂直着陸を容易に実現
第163回 特集F-35(5)ソフトウェアの開発と飛行諸元の制限
第162回 特集F-35(4)不思議の国のALIS
第161回 特集F-35(3)CNIとデータリンク
第160回 特集F-35(2)EO-DASとHMD
第159回 特集F-35(1)精緻な組み立て工程
第158回 平成29年度概算要求における情報通信系の話題
第157回 装甲戦闘車両とIT(12)車両の無人化と自動走行
第156回 装甲戦闘車両とIT(11)IEDジャマー
第155回 装甲戦闘車両とIT(10)周辺監視用カメラなど
第154回 装甲戦闘車両とIT(9)アクティブ自衛システム
第153回 装甲戦闘車両とIT(8)砲弾と信管
第152回 装甲戦闘車両とIT(7)ネットワーク化とユーザー・インタフェース
第151回 装甲戦闘車両とIT(6)FBCB2とBFTとBMS
第150回 装甲戦闘車両とIT(5)指揮車という名のAFV
第149回 装甲戦闘車両(AFV)とIT(4)IED対応のアクティブ座席
第148回 装甲戦闘車両(AFV)とIT(3)砲兵の射撃統制装置
第146回 装甲戦闘車両(AFV)とIT(2)戦車の射撃統制装置
第145回 装甲戦闘車両(AFV)とIT(1)行進間射撃
第144回 X-2と将来戦闘機(10)運用構想と技術の関係
第143回 X-2と将来戦闘機(9)機内空間設計と3D CAD
第142回 X-2と将来戦闘機(8)FBWか、FBLか
第141回 X-2と将来戦闘機(7)データリンク
第140回 X-2と将来戦闘機(6)モデリングとシミュレーション
第139回 X-2と将来戦闘機(5)カウンター・ステルス
第138回 X-2と将来戦闘機(4)クラウド・シューティング
第137回 実はハイテクな救難ヘリコプター
第136回 X-2と将来戦闘機(3)スマート・スキン
第135回 X-2と将来戦闘機(2)推力・飛行統合制御[2]
第133回 X-2と将来戦闘機(1)推力・飛行統合制御[1]
第132回 軍事作戦と通信(5)通信とコンピュータの関わり
第130回 軍事作戦と通信(4)国立暗号博物館訪問記
第129回 軍事作戦と暗号(3)暗号の機械化
第128回 軍事作戦と通信(2)コードとサイファー
第127回 軍事作戦と通信(1)通信手段いろいろ
第126回 人工衛星(5)早期警戒衛星
第125回 人工衛星(4)測位衛星(航法衛星)
第124回 人工衛星(3)偵察衛星
第123回 人工衛星(2)通信衛星
第122回 人工衛星(1)軍事衛星の種類いろいろ
第121回 防空とIT(7)エネルギー兵器の場合
第120回 防空とIT(6)IAMD(防空とミサイル防衛の統合)
第119回 防空とIT(5)艦隊防空[その2]
第118回 防空とIT(4)艦隊防空[その1]
第117回 防空とIT(3)野戦防空
第116回 防空とIT(2)防空システムのコンピュータ化
第115回 防空とIT(1)第二次世界大戦における防空システム
第114回 米海軍イージス艦を見る(4)戦闘システムの形態管理
第113回 米海軍イージス艦を見る(3)艦橋の更新
第112回 米海軍イージス艦を見る(2)戦闘システムの更新
第111回 米海軍イージス艦を見る(1)「変わるもの」と「変えてはいけないもの」
第110回 電子戦とIT(10)蔵出し写真館・艦艇編
第109回 電子戦とIT(9)蔵出し写真館・飛行機編
第108回 電子戦とIT(8)電子戦装置の自動化
第107回 電子戦とIT(7)艦艇の電子戦装備
第106回 電子戦とIT(6)その他の電子戦
第105回 電子戦とIT(5)自衛用電子戦装備
第104回 電子戦とIT(4)ECCM
第103回 電子戦とIT(3)ECMとCOMJAM
第102回 電子戦とIT(2)脅威ライブラリ
第101回 電子戦とIT(1)電子戦とはなんぞや
第100回 水中戦とIT(9)ソノブイ・オペレーション
第99回 水中戦とIT(8) 潜水艦の目標運動解析(2)
第98回 水中戦とIT(7) 潜水艦の目標運動解析(1)
第97回 水中戦とIT(6)港湾警備・ダイバー探知
第96回 水中戦とIT(5)嫌らしい機雷
第95回 水中戦とIT(4)機雷戦その2
第94回 水中戦とIT(3)機雷戦その1
第93回 水中戦とIT(2)魚雷避けに関するいろいろ
第92回 水中戦とIT(1)水中戦とは?
第91回 艦艇のシステム化(6)タンクと電子制御
第90回 艦艇のシステム化(5)フネの中における通信手段
第89回 艦艇のシステム化(4)ズムウォルト級とTSCE-I
第88回 艦艇のシステム化(3)省人化とダメコン
第87回 艦艇のシステム化(2)指揮管制装置とは
第86回 艦艇のシステム化(1)システム艦とは
第85回 射撃管制(6)対地・対艦ミサイル
第84回 射撃管制(5)対空ミサイル
第83回 射撃管制(4)砲兵に特有の事情
第82回 射撃管制(3)機関銃・機関砲・火砲その3
第81回 射撃管制(2)機関銃・機関砲・火砲その2
第80回 射撃管制(1)機関銃・機関砲・火砲その1
第79回 相互運用性(5)相互運用性実現の足を引っ張るのは?
第78回 相互運用性(4)物資補給の相互運用性
第77回 相互運用性(3)情報システムの相互運用性
第76回 相互運用性(2)通信分野の相互運用性
第75回 相互運用性(1)相互運用性とは
第74回 不正規戦とIT(8)NATOが演習にソーシャル・メディアを取り込む
第73回 不正規戦とIT(7)国境線の侵入監視や港湾警備
第72回 不正規戦とIT(6)不正規戦と電子戦
第71回 不正規戦とIT(5)コミュニケーションに翻訳ツール
第70回 不正規戦とIT(4)民心掌握とIT
第69回 不正規戦とIT(3)通信を利用した追跡・捕捉
第68回 不正規戦とIT(2)コミュニケーション手段としてのIT
第67回 不正規戦とIT(1)宣伝戦とインターネット
第66回 衛星携帯電話も使いよう
第65回 個人用装備のIT化(5)無線機をめぐる話・いろいろ!?
第64回 個人用装備のIT化(4)個人用武器の精密誘導化
第63回 個人用装備のIT化(3)個人用情報端末機器のあれこれ
第62回 個人用装備のIT化(2) 個人レベルの通信網はどうするか
第61回 個人用装備のIT化(1) 個人レベルの情報武装
第60回 サイバー防衛(8) ソーシャル・エンジニアリング
第59回 サイバー防衛(7) サプライチェーンという戦場
第58回 サイバー防衛(6) オープンな場も戦場になる
第57回 サイバー防衛(5) 弱者の最強兵器
第56回 サイバー防衛(4) アクティブ・ディフェンス
第55回 サイバー防衛(3) 攻撃手段いろいろ
第54回 サイバー防衛(2) サイバー攻撃の動機・手段・内容
第53回 サイバー防衛(1) サイバー攻撃・サイバー防衛とは
第52回 軍事におけるシミュレーションの利用(6) 負傷者治療の巻
第51回 軍事におけるシミュレーションの利用(5) 計測とデブリの巻
第50回 軍事におけるシミュレーションの利用(4) 海の巻
第49回 軍事におけるシミュレーションの利用(3) 陸の巻
第48回 軍事におけるシミュレーションの利用(2) 空の巻
第47回 軍事におけるシミュレーションの利用(1) RDT&Eの巻
第46回 情報活動とIT(6) 情報戦とサイバー戦
第45回 情報活動とIT(5) 情報資料の配信と利用
第44回 情報活動とIT(4) 情報を管理するためのシステムに求められる課題
第43回 情報活動とIT(3) ELINT・COMINT・SIGINT
第42回 情報活動とIT(2) 画像情報のデジタル化
第41回 情報活動とIT(1) なぜ情報活動が必要か
第40回 軍艦・海戦とIT (6) 艦艇の設計・建造とIT
第39回 軍艦・海戦とIT (5) ダメージコントロール
第38回 軍艦・海戦とIT (4) ウェポンシステムとオープンアーキテクチャ
第37回 軍艦・海戦とIT (3) データリンクによるネットワーク化
第36回 軍艦・海戦とIT (2) 艦内ネットワークの整理統合
第35回 軍艦・海戦とIT (1) システム艦ってなに?
第34回 警戒監視体制の構築とIT(6) IT化と人手の使い分け
第33回 警戒監視体制の構築とIT(5) 宇宙空間とサイバー空間
第32回 警戒監視体制の構築とIT(4) 陸の警戒監視
第31回 警戒監視体制の構築とIT(3) 海の警戒監視
第30回 警戒監視体制の構築とIT(2) 空の警戒監視
第29回 警戒監視体制の構築とIT(1) 警戒監視とITの関わり
第28回 指揮統制・指揮管制とIT(4) : 関連する要素技術とまとめ
第27回 指揮統制・指揮管制とIT(3) 軍艦の戦闘指揮所
第26回 指揮統制・指揮管制とIT(2) 特定任務分野の指揮管制
第25回 指揮統制・指揮管制とIT(1) 戦略・作戦レベルの指揮統制
第24回 陸戦とIT(6) 兵站業務とIT活用
第23回 陸戦とIT(5) 地雷やIEDの探知もハイテク化
第22回 陸戦とIT(4) IT化と電源の問題
第21回 陸戦とIT(3) 陸戦と通信網
第20回 陸戦とIT(2) 陸戦兵器の精密誘導化
第19回 陸戦とIT(1) 陸戦における状況認識
第18回 UAVとモジュラー設計
第17回 UAVによる映像情報の収集とデータ処理
第16回 無人戦闘機は実現可能か?
第15回 UAVと有人機の空域共有問題
第14回 武装UAVのオペレーション
第13回 無人偵察機(UAV)に関する基本と武装化の経緯
第12回 Build a Little, Test a Little and Learn a Lot
第11回 イージス・アショアとモジュール化と相互運用性
第10回 ミサイル防衛に必要な通信網とネットワーク化交戦
第9回 イージス艦のベースラインと能力向上
第8回 イージス艦とはそもそも何か
第7回 弾道ミサイル防衛とC2BMC
第6回 F-35ライトニングIIの操縦システム
第5回 F-35ライトニングIIの兵站支援
第4回 F-35ライトニングIIのソフトウェア
第3回 F-35ライトニングIIとネットワーク中心戦
第2回 F-35ライトニングIIの"眼"
第1回 F-35ライトニングIIは何が違う?

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